BIM的應用綜述

(重慶交通大學 土木工程學院 重慶 400041)

一、BIM的研究現狀

隨著經濟的發展和科技的進步，建筑信息化程度越來越高，建設工程前期設計階段所要面對的數據量大幅增長，設計任務日益繁重。傳統建筑設計數據集成以圖紙為核心，建筑圖紙在工程不同階段及不同專業間存在損失和失真，各專業之間數據交流不便，不能協同工作。二維CAD僅僅表達圖形的尺寸，缺少物理參數，如導熱系數，設備的參數等等，缺乏對整個建筑的動態模擬，無法給建筑后期施工，運營提供數據的支持。在該背景下，人們尋求一種新的技術方法來解決這些技術難題，BIM就應運而生了。

在過去，CAD的出現和普及使得工程師和建筑師們脫離了圖板畫圖，從傳統的手工畫圖變為了計算機畫圖，可以說是工程設計領域的第一次數字革命?，F在，BIM的出現將引發土木工程領域的第二次數字革命。BIM不僅帶來了現有技術的更新進步，而且還將更長遠地影響人類思維模式的轉變。

二、BIM建模過程(以建筑為例)

(一)建立網格及樓層線。工程師繪制工程設計圖、施工圖時，網格和樓層為其重要的依據，放樣和柱為判斷全都需要依賴網格才可以讓現場施工人員找到基地上的準確位置。樓層線不僅表達了樓層的高度，同時也描述了梁、樓板的位置以及墻的高度。建筑師一般將樓板與梁設計在樓層線以下，墻設在梁或樓板的下面，如果沒有樓層線，現場施工人員將會對梁位置、樓板位置以及墻高度的判斷產生困惑，所以在繪圖的開始，就應該建立網格以及樓層線。

(二)導入CAD文檔。將CAD文件導入BIM軟件中以便建立柱梁板墻。導入后，可直接點選圖面或按圖繪制柱梁板墻。但是導入CAD時應注意坐標單位和網格線是否與原CAD圖相符。

(三)建立柱梁板墻等構件。把柱梁板墻等構件按照圖面放置到BIM模型上，然后根據構件的不同類型選取其符合的型式進行繪制工作。柱與梁應根據其本身位置放置在網格線上，如果日后需要將梁柱位置移動時，方便一起修正。一旦柱與梁完成建構后，即可繪制樓板墻，樓梯，欄桿與門窗等組件。

(四)彩現。彩現圖作為可視化溝通的重要體現。設計師與業主討論設計成果時，利用彩現產生的三維模型與業主討論建筑物外觀設計，功能要求是否滿足業主需求。但是一般軟件在三維模型建構的時候，為了提高計算機的運行速度和方便人們更好的控制模型，而常常采用比較簡易的運行模式，并沒有什么實際材質表現在三維模型上。BIM可以在三維模型上面貼附材質，雖然在繪圖的時候沒有顯示，但是可以通過彩現功能，計算三維模型上表面材質和光影變化，這樣對于業主來說，也就可以更清楚的了解建筑物的外觀等各方面了。

三、BIM的優缺點

(一)BIM的優點

1.安全模擬施工。對于工程施工過程中安全隱患較大的項目，可以提前利用 BIM技術進行可視化施工環境及施工工序模擬，以便及時發現潛在安全盲點并采取合理解決措施，從而降低施工風險。比如，利用BIM模型建立橋梁位移預警監控系統，將理論計算的橋梁內力、位移值與三維模型中輸入的的現場實測值進行比較，找出超過理論允許范圍的值并作出警示。施工模板在吊裝時會自由擺動，若擺動幅度過大導致墜落，就會影響相應作業人員的安全，這時如果利用BIM技術仿真模擬模板的擺動區域可以確定危險區域的范圍，據此確保作業人員人身安全。

2.協同作業。工程施工各參與者包括建設單位、設計單位、施工單位、監理單位、材料供應商、運營商等如果溝通不及時，會嚴重影響工程的安全、進度、質量、成本等各方面。BIM技術可以幫助各個參與方及時將項目相關資料輸入到統一的管理平臺，實現信息數據有效集成，同時各個參與方可以及時獲取自身權限范圍內的相關信息并進行歸納分析，從而做出更為準確的項目管理決策。因此，BIM技術可以實現工程施工過程中各個參與方的協同作業，保證施工科學有序進行。

3.交底可視化。工程施工時，傳統交底方式以二維圖紙和規范為主，這種方式可視化程度低，容易造成施工人員理解錯誤，從而影響施工進度、施工安全和施工質量。而 BIM 技術可以實現技術交底的可視化，以三維模型的形式更加直觀形象的幫助施工人員理解設計思路和設計方案，避免實際施工方案與設計圖紙有分歧，可大大減少誤讀，避免質量和安全問題，減少返工和整改。并且，施工單位可以根據自己的施工經驗和施工要求發現設計中的“錯”“碰”“缺”“漏”等問題，及時反饋給設計人員，從而減少因設計原因導致的返工情況。

4.優化項目管理。工程施工相關的結構構件較多，施工工序也比較復雜，同時工程施工項目管理不是一個一成不變的過程，而是一個時刻都在變化的動態過程。傳統被動管理模式已不適用于工程施工的項目管理過程，而 BIM 技術可以建立施工過程中各階段的三維模型，使得施工過程的管理更加精細，讓施工管理人員進行更為合理的決策和安排。

目前為止，如果要在中國推行BIM，政府強力的推行絕對是至關重要的一環，政府的扶持政策完完全全可以加快其在國內的推行。從另一方面來說，BIM市場的發展，需要有一群能理解BIM，掌握BIM和實施BIM，充分發揮出BIM優勢的人。社會上需要有公正的認證機構來評定人或者企業是否具有了這樣的資質，類似于一建和二建。BIM是先進的生產力的代表，它所帶來的前景無可估量，但它一定要融合各國家的國情，才能逐漸發展和推廣。推廣BIM軟件并不是一口氣吃成胖子，而是需要循序漸進的提升，需要一個量變的過程。如果可以切合我們國內自己的土木行業國情，步步為營，最終的結果將會是我們所希望看到的。